JPH06229909A - 偏光二色性測定装置 - Google Patents

偏光二色性測定装置

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JPH06229909A
JPH06229909A JP3481493A JP3481493A JPH06229909A JP H06229909 A JPH06229909 A JP H06229909A JP 3481493 A JP3481493 A JP 3481493A JP 3481493 A JP3481493 A JP 3481493A JP H06229909 A JPH06229909 A JP H06229909A
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JP
Japan
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sample
polarizer
orientation
polarization
polarizers
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Application number
JP3481493A
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English (en)
Inventor
Kiyokazu Sakai
清和 酒井
Kyoji Imagawa
恭次 今川
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New Oji Paper Co Ltd
Original Assignee
New Oji Paper Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 偏光二色性を呈する試料の配向方向および配
向度を偏光子等を回転させることなしに測定する。 【構成】 3個以上の偏光子を偏光方向を互に異らせて
配置し、それらの偏光子を透過した光を試料に照射し、
各偏光子および試料を透過した光を各偏光子毎に検出
し、各偏光子の偏光方向と各光検出信号とから内挿演算
によって試料の配向方向および透過率を求める。 【効果】 偏光子を回転させる必要がないから、装置の
機械的構造が簡単になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は試料の偏光二色性を測定
する装置に関する。延伸加工を行った高分子フィルムの
ように分子が一方向に配向した材料は赤外域で偏光二色
性を呈するので、その偏光二色性を測定することにより
配向度を求め、それによって延伸工程での延伸率の制御
を行うと云うようなことが行われている。本発明はこの
ような場合に有用な装置を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】材料の延伸工程の管理のため上述した偏
光二色性の測定を行う装置としては例えば、特開平4−
216922号公報記載のような技術が提案されてい
る。こゝに提案された技術は材料は延伸方向に配向して
いるものとして、配向方向を既知とし、偏光方向が延伸
方向と、それと直交する方向である二つの直線赤外偏光
を試料に照射し、夫々の透過光強度の比によって赤外光
による偏光二色性を測定し、試料の配向度を管理するよ
うにしている。
【0003】上述した装置は試料の配向方向が既知と
し、その配向方向と平行および直角の二方向の偏光の試
料透過率を求めているが、一方向に延伸加工を行った帯
状材料では、帯幅の中央部と両縁付近では配向方向は異
っており、中央部では延伸方向に分子配向が起っている
が、両縁部付近では配向方向は延伸方向より傾いてい
て、傾きの程度は外縁に行く程大きく、かつ傾きの程度
は場合によって異っている。従って帯状材の分子配向の
方向は幅の中央部を除いては不明であり、上述した装置
では帯状材の幅方向の全体にわたって、或は中央より外
れた一つの位置での配向度を正確に知ることはできなか
った。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】配向方向が不明な一般
試料の配向方向および偏光二色性を測定するには、偏光
子或は試料の何れかを回転させ、試料と偏光子との相対
角位置と透過光強度との記録を採り、透過光強度の最大
の角位置とそれと直交している透過光強度最小の角位置
を求めると云う方法が用いられるが、偏光子或は試料を
回転させるので装置が複雑になる上、走行している試料
について測定を行う場合、偏光子が180°回転する間
に試料の方が動くので、試料の或る場所での正しい配向
方向,偏光二色性を測定することができない。上述した
従来例は偏光子を回転させないから、このような問題は
ないが、前述したように試料の配向方向が予め判明して
いる必要があって、特殊な場合にしか利用できない。本
発明は偏光子とか試料を回転させることなく、試料の配
向方向と偏光二色性の両方を同時に測定できる装置を提
供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】3個以上の偏光子をその
偏光方向を互に異らせて配置し、これらの偏光子透過光
を試料に照射し、各偏光子および試料を透過した光の強
度を各偏光子毎に測定し、そのデータから偏光の方向と
透過光強度との関係式を求め、その関係式から透過光強
度最大,最小の値とそれらに対する偏光方向とを求める
ようにした。
【0006】
【作用】偏光二色性を呈する試料に直線偏光を入射さ
せ、その直線偏光の偏光方向を回転させると、透過光強
度は偏光方向の一回転の間に2回ずつ最大値と最小値が
現われ、相隣る最大と最小との間の偏光方向の差角は9
0°である。そして偏光方向と透過光強度との関係は偏
光方向の半回転を一周期とする正弦関数で表わすことが
できる。この正弦関数を決めるパラメータは振幅と位相
角と平均レベルの3つである。従って最小限3つの偏光
方向の直線偏光について透過光強度を測定することで上
記関数を決定でき、その関数から透過光強度の最大,最
小とその方向つまり試料の配向方向を決めることができ
る。
【0007】
【実施例】図1に本発明の一実施例装置を示す。図でS
が試料の帯状シートで図示矢印方向に走行している。こ
の試料の下側に試料に近接させて7個の偏光子(偏光フ
ィルタ)2が置かれている。これらの偏光子の大きさお
よび配置範囲はその範囲内では試料の配向度とか配向方
向が一定とみなせる大きさに設定される。試料の上側に
は試料をはさんで各偏光子2と対向させて7個の光セン
サ3が配置されている。偏光子2の下にバンドパスフィ
ルタ4が置かれ、このバンドパスフィルタの下方から光
を照射するようになっている。5は光源のハロゲンラン
プで、光源5から出た光は光ファイバー6を通してバン
ドパスフィルタ4の下方に導かれ、レンズ7で平行光束
となって上方に向う。光センサ3は各測定光をカバーす
る大きさの2次元光センサを用い、各偏光子に対応する
領域の出力を読出すようにしてもよい。
【0008】7個の光センサ3の出力は夫々アンプ8を
通してアナログマルチプレクサ9に入力され、各光セン
サの出力が順次取出されてA/D変換器10に入力され
る。11はデータ処理装置で、A/D変換器10の出力
を取り込み後述する演算処理を行って、その結果をCR
Tに出力し或いはプリンタ13で印字させる。マルチプ
レクサ9,データ処理装置の動作は試料Sの走行速度に
比し高速で、マルチプレクサが7個の光センサ3の出力
を全部取出し、データ処理装置がそれらのデータに対す
る演算処理を終わる迄の時間内の試料Sの走行距離は無
視できる。
【0009】上述装置により、光センサ3は夫々特定の
方向を向いた偏光子2および試料Sを透過した光を受光
する。7個の偏光子2は中央の一つの方向を基準にして
25、7°の角度間隔で配置されている。データ処理装
置11はマルチプレクサ9の一周期の動作の間に得られ
た7個の光強度データを用いて以下のようなデータ処理
を行う。
【0010】今偏光子を一つだけと考え、その偏光子を
回転させたときの回転角をθ、試料透過光強度データの
値ををIとすると、一般にIは、 I=Asin(2θ+φ)+I。 で表わされる。本発明の場合は上式でθが0°,25.
7°,56.4°…154.2°の7個の値に対するI
の値が得られているので、それらをI 1,I 2…I 7
する。各θの値およびそれに対応するIの値を上式に代
入すると、A,φ,I 0を未知数とする7個の式が出来
る。3個の未知数に対し式が7個で多過ぎるので、最小
自乗法によって3個の未知数を決めるのである。このよ
うにして決められたA,φ,I 0の値を用いると2θ+
φ=π/2となるθおよびそれと直交する方向が試料の
偏光二色性の二つの軸方向であり、2A/I 0が試料の
配向度を表わすデータとなる。
【0011】上述した最小自乗法によるA,φ,I 0
決定の仕方は次のようである。今A,φ,I 0が求まっ
たとすると、前式のθに0°,25.7°等の値を代入
して算出される値は真のI 1,I 2等の値とみなせる。
それらをI'1,I'2等とするとI 1,I 2…の持ってい
る誤差Δ 1,Δ 2…は Δn=In−In’ 最小自乗法はΔnの自乗和が最小になるようにA,φ,
0を決めるものなので、 (∂/∂A)ΣΔn2 =0 (∂/∂φ)ΣΔn2 =0 (∂/∂I0 )ΣΔn2 =0 の3式からA,φ,I 0を算出すればよい。こゝで Δn=In−{Asin(2θn+φ)+I 0} 以下式の変形は単に繁雑なだけで単純であるから記載は
省略する。
【0012】図2は本発明の別実施例である。この実施
例が前述実施例と異る点は試料Sの上側に偏光子2の各
々に対向させて互に平行ニコルの関係になるように7個
の検光子14を配置した所にある。その他前述実施例の
各部に対応する部分には前述実施例と同じ符号をつけて
一々の説明を省略する。前述実施例のように偏光子のみ
を用いていると、試料照射光が完全な平行光束でない場
合や、試料が光散乱性の場合、一つの偏光子を通った光
が別の偏光子に対応させた光センサに入射する一種の混
信が起って測定精度が低下するおそれがあり、これを避
けるためには偏光子と光センサをできるだけ近接させる
必要があって、試料を通すのが困難になるが、検光子を
併用すれば、このような混信のおそれはなくなり、偏光
子と光センサの間の距離を広くでき、外光の妨害作用も
受け難くなる。
【0013】なお上述したデータ処理に関して説明を補
足しておく。偏光子と光センサとの複数対において、偏
光子の透過率や光センサの感度は正確には同じでないの
で、予め試料なしで光を通し、各光センサの出力を測定
し、それらの平均に対する各光センサの出力の比を記憶
させておいて、試料測定時には各光センサの出力を上記
比の値で割算したものを用いて、前述したデータ処理を
行うようにするのがよい。或は各光センサ毎のアンプ8
の増幅倍率を可変にしておき、試料測定に先立ち、試料
なしのときの各光センサの出力のA/D変換値が同じに
なるように各アンプの増幅倍率を調整しておくようにし
てもよい。また上述実施例で7個の偏光子のうち中央の
一個をなしにして、その跡を素通しの開口としておき、
対応する光センサの出力によって、光源の変動および試
料の厚さむら等による透過率の変動をモニタするように
してもよい。即ち中央の光センサの出力を基準値と比較
し、同光センサの出力の基準値に対する倍率を求めて、
他の光センサの出力をこの倍率で割った値を用いて前述
したデータ処理を行うことで、光源の変動等に対する補
正を行うことができる。
【0014】図3は本発明の更に別の一実施例を示す。
前述各実施例では偏光子は円形に配置してあるが、この
実施例では、試料の走行方向(矢印)に一列に並べて配
置した。光センサ以後の回路構成およびデータ処理の内
容は前述した実施例と同じである。この実施例ではマル
チプレクサのサンプリングデータ切換えの間隔を試料の
走行速度と同期させて、一つの偏光子に対応する光セン
サの出力をサンプリングした時のその光センサ上の試料
位置が次の光センサの上に来たとき、この光センサの出
力をサンプリングするようにすることで、試料上の同一
点の配向度,配向方向を求めることができる。このよう
な構成を複数個試料の幅方向に並べておくと、試料の幅
方向の配向方向の変化や配向度の分布を一度に測定する
ことができる。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、偏光子とか試料を回転
させないから装置の機械的構造が簡単であり、一回の測
定におけるデータ処理の所要時間はコンピュータを用い
れば大へん短くてすむので、偏光子等を回転させている
のに比し、一回の測定が速くでき、走行している試料等
でも実質的に連続測定が可能となる。しかも偏光子を複
数用いているので、試料の配向方向が不明でも、配向方
向と偏光二色性即ち配向度が同時に求められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例装置の斜視図
【図2】本発明の他の実施例装置の斜視図
【図3】本発明の更に他の実施例の要部平面略図
【符号の説明】
1 試料 2 偏光子 3 光センサ 4 バンドパスフィルタ 5 光源 6 光ファイバー 7 レンズ 8 アンプ 9 アナログマルチプレクサ 10 A/D変換器 11 データ処理装置 12 CRT 13 プリンタ 14 検光子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 互に偏光方向を異らせて配置された3個以上の偏光子
    と、これら複数の偏光子に対向させた光センサと、これ
    らの光センサの出力に対し、偏光方向と偏光子,試料透
    過光強度との間の連続関係式から透過光強度の最大,最
    小の値とその値に対する偏光方向を算出するデータ処理
    装置とよりなり、上記偏光子と光センサとの間に試料を
    配置するようにした偏光二色性測定装置。
JP3481493A 1993-01-30 1993-01-30 偏光二色性測定装置 Pending JPH06229909A (ja)

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JP3481493A JPH06229909A (ja) 1993-01-30 1993-01-30 偏光二色性測定装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5502567A (en) * 1993-06-28 1996-03-26 International Business Machines Corporation Micropolarimeter, microsensor system and method of characterizing thin films
JP2013130749A (ja) * 2011-12-22 2013-07-04 Sharp Corp 光学シート選別装置
CN108732108A (zh) * 2017-04-17 2018-11-02 中国科学院化学研究所 一种检测透明聚合物拉伸膜取向均衡度的装置及方法

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JP2013130749A (ja) * 2011-12-22 2013-07-04 Sharp Corp 光学シート選別装置
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